实施RSM和ANN优化方法,将农业废物利用为可再生塑料前体FDCA,而不是非贵金属双金属氧化物功能化的异质催化剂
N V Fathima Safeeda1, Meera Balachandran1
1Department of Chemical Engineering and Materials Science, Amrita School of Engineering, Coimbatore Amrita Vishwa Vidyapeetham, 641112, India; Centre of Excellence in Advanced Materials & Green Technologies (CoE-AMGT), Amrita School of Engineering, Coimbatore Amrita Vishwa Vidyapeetham, 641112, India.
研究人员开发了一种新型的铁和异质催化剂 (FMZ),用于将农业废物转化为塑料前体的2,5-furandicarboxylic acid (FDCA). 这种可持续的单方法优化了产量和选择性,为生物质价值化提供了成本有效的途径.
科学领域:
- 绿色化学 绿色化学
- 催化剂是一种催化剂.
- 生物质转换生物质转换
背景情况:
- 红纤维素农业废物是一种丰富的,可持续的资源,用于生产有价值的化学品.
- 农业残留物如甘包的利用可以减少环境污染和对化石燃料的依赖.
- 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) 是一种重要的生物基平台化学物质,也是可持续聚合物的前体.
研究的目的:
- 开发一种异质的催化剂,用于将甘包转化为FDCA.
- 优化过程变量 (温度,时间,催化剂剂量) 以最大限度地提高FDCA产量和选择性.
- 评价农业废物价值化开发的催化剂的性能和可回收性.
主要方法:
- 使用铁和氧化物支持的地酸分子的异质催化剂 (FMZ) 的开发 5A.
- 在响应表面方法 (RSM) 中应用盒式设计 (BBD) 进行过程优化.
- 使用人工神经网络 - 莱文伯格马奎特 (ANN-LM) 进行FDCA收益率和选择性的预测建模.
主要成果:
- 在优化条件下,使用FMZ催化剂的FDCA率为66.69%,选择性为85.13%.
- 在预测过程结果方面,RSM和ANN-LM模型表现出高准确度 (R2>0.993).
- FMZ催化剂表现出良好的稳定性和可回收性,在六个周期后,产量仅下降了0.13%.
结论:
- 开发的FMZ催化剂能够在可行的条件下有效地将农业废物转化为FDCA.
- 这种方法提供了一种可持续且具有成本效益的生物质利用方法.
- 该研究强调了异质催化在从可再生资源生产生物化学品方面的潜力.
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